Statische barrièreweefselmodellen transformeren in dynamische microfysiologische systemen
16 februari 2024
Dit protocol beschrijft een herconfigureerbaar, op membraan gebaseerd celkweekplatform dat het open-well-formaat integreert met vloeistofstroommogelijkheden. Dit platform is compatibel met standaardprotocollen en maakt omkeerbare overgangen mogelijk tussen open-well en microfluïdische kweekmodi, om tegemoet te komen aan de behoeften van zowel technische als biowetenschappelijke laboratoria.
We ontwikkelen modulaire microfysiologische systemen die menselijke barrièreweefsels nabootsen. Ons systeem is uniek omdat het kan worden omgevormd van een statische open putcultuur naar een flow-enhanced systeem. Door deze flexibiliteit kan het platform worden gebruikt in zowel biowetenschappelijke als op engineering gerichte laboratoria.
We presenteren een protocol voor het creëren van een herconfigureerbaar open well-platform met flow-enhanced culture en lifestyle imaging. Het is compatibel met conventionele biowetenschappelijke protocollen. Ons herconfigureerbare ontwerp stelt gebruikers in staat om tijdens een experiment te schakelen tussen de open put- en microfluïdische modi, en stelt de gebruiker in staat om elke stap uit te voeren met een formaat waar hij zich prettig bij voelt.
Overzicht
Dit protocol beschrijft een reconfigureerbaar membraangebaseerd celkweekplatform dat het open-well-formaat integreert met vloeistofstroommogelijkheden. Dit platform is compatibel met standaardprotocollen en maakt omkeerbare overgangen mogelijk tussen open-well- en microfluïdische kweekmodi, waardoor het voldoet aan de behoeften van zowel technische als biologische laboratoria.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Celbiologie
- Bio-engineering
Achtergrond
- Ontwikkeling van modulaire microfysiologische systemen.
- Focus op het nabootsen van menselijke barrièreweefsels.
- Belang van flexibiliteit in kweeksystemen.
- Compatibiliteit met conventionele bioscience-protocollen.
Doel van de studie
- Om een reconfigureerbaar open-well platform te creëren.
- Om de kweek te verbeteren met flow-mogelijkheden.
- Om live-cell imaging tijdens experimenten te faciliteren.
Gebruikte methoden
- Protocol voor het creëren van een reconfigureerbaar kweekplatform.
- Integratie van kweektechnieken met verbeterde stroming.
- Gebruik van zowel open-well als microfluïdische modi.
- Toepassing van standaard biowetenschappelijke protocollen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle overgang tussen kweekmodi tijdens experimenten.
- Verbeterde beeldvormingsmogelijkheden met het nieuwe platform.
- Compatibiliteit met bestaande laboratoriumpraktijken.
Conclusies
- Het platform biedt flexibiliteit voor onderzoekers.
- Het voldoet aan de behoeften van zowel engineering- als bioscience-laboratoria.
- Potentieel voor bredere toepassingen in tissue engineering.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Dynamische microfysiologische systemen die omkeerbaar schakelen tussen statische en door stroming verbeterde modi vullen een kritisch hiaat in de modellering van barrièreweefsels voor geneesmiddelenonderzoek. Dit reconfigureerbare platform verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid bij screening in een vroeg stadium door compatibiliteit met zowel standaard open-well-protocollen als geavanceerde assays op basis van stroming. De compatibiliteit met conventionele workflows faciliteert een bredere adoptie en integratie binnen discovery- en translationele onderzoekspijplijnen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt onderzoek naar de functie van barrièreweefsel mogelijk onder zowel statische als dynamische omstandigheden.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door gecontroleerde blootstelling aan fysiologische schuifspanning mogelijk te maken.
- Faciliteert functionele targetvalidatie in ziekterelevante weefselmodellen.
Screening & assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde endotheliale monolagen voor voor compound-screening in zowel open-well- als flow-modi.
- Waarborgt de reproduceerbaarheid en standaardisatie van de assay door compatibiliteit met gevestigde protocollen te behouden.
- Maakt kwantitatieve read-outs mogelijk, zoals veranderingen in genexpressie als reactie op flow.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Slaat in vitro barrièremodellen op met fysiologische omstandigheden die relevant zijn voor menselijke weefsels.
- Ondersteunt translationele biomarkerstudies door dynamische modulatie van experimentele omstandigheden mogelijk te maken.
- Biedt continuïteit van vroege ontdekking tot preklinische validatie in barrièreweefselonderzoek.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit platform slaat een brug tussen vroege ontdekking, assay-ontwikkeling en translationeel onderzoek door flexibele modellering van barrièreweefsels mogelijk te maken onder zowel statische als flowcondities.
- Discovery Biology: Faciliteert hypothesetests met betrekking tot barrière-integriteit en de cellulaire respons op schuifspanning.
- Screening: Ondersteunt reproduceerbare, kwantitatieve assays voor de evaluatie van verbindingen in fysiologisch relevante formaten.
- Analytics: Maakt meting van genexpressie en cellulaire uitlijning mogelijk als functionele read-outs.
- Translationeel onderzoek: Verbindt in vitro bevindingen met preklinische modellen door dynamische weefselomgevingen na te bootsen.
- Enterprise hergebruik: Biedt een modulair, reconfigureerbaar systeem dat aanpasbaar is aan diverse R&D-workflows.
Operationele en organisatorische impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in studies naar barrièreweefsel.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid tussen onderzoeksteams.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go-besluitvorming en kapitaalefficiëntie door het mogelijk maken van robuuste gegevens in vroege stadia.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en het voortschrijden van programma's die gericht zijn op barrières.
Overwegingen bij implementatie
- Vereist expertise in celkweek en de assemblage van microfluïdische systemen.
- Vereist toegang tot standaard laboratoriuminstrumentarium en imagingplatforms.
- Vraagt om afstemming tussen teams over protocolstandaardisatie voor reproduceerbaarheid.
- Aanpasbaar aan diverse celtypen en weefselmodellen door middel van protocoloptimalisatie.
- Beperkt door de noodzaak voor handmatige reconfiguratie tussen statische modi en doorstroommodi.
